【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及净水，尤其涉及一种利用固定化微生物基生物炭凝胶颗粒去除废水或土壤中有机污染物的方法。
技术介绍
1、生物炭(bc)是在缺氧环境中通过热分解技术从生物材料中制得的高碳含量物质。其物理和化学属性主要由加工过程和生物质本身的性质所决定。具备高比表面积(ssa)、稳固的多孔性结构、可调的电化学性能、丰富的表面活性团及矿物成分的生物炭基材料已在多个领域，如吸附、能量存储和催化等得到应用。生物质的种类及其化学成分对生物炭的得率、成分、物理和化学特性及微观构造都有影响。不同来源的生物质制成的生物炭在结构和性能上各有不同。例如，从甘蔗渣制得的生物炭相较于稻草所制生物炭具有更优的孔结构和更大的表面积。人发制成的生物炭不仅表面积大，还自然形成了含氮和硫的掺杂。生物炭的原料选择对其在催化剂中的性能起到关键作用，例如食品废弃物制得的生物炭可以有效激活过一硫酸盐以降解偶氮染料，而水生植物制得的生物炭在这方面则表现较弱。木质素生物质作为一种普遍的自然资源，包含纤维素、木质素和半纤维素，其主要来源包括大米或小麦秸秆。例如，作为木质素废物，小麦秸秆用于生产生物炭时，其中的持久性自由基在催化过程中发挥重要作用。生物质中木质素成分比例较高通常会提高过一硫酸盐的活化效果。此外，许多非木质纤维素废物，如污泥，也被用于生物炭的生产，污泥来源的生物炭通过缓慢热解步骤制备，含有丰富的含氧官能团和无定形的铁物种。其他多样的生物质，如玉米芯与污泥的混合体、固化污泥、松针、鱼骨和卷心菜等也被广泛研究。尽管生物炭在处理废水中的有机污染物和作为催化剂应用已广泛，但其实际
技术实现思路
1、基于上述现有技术所存在的不足之处，本专利技术提供一种固定化微生物基生物炭凝胶颗粒及其在去除有机污染物中的应用，为了促进微生物基生物炭材料粉末与处理后水体的分离以及生物炭自身的再生，采用磷酸-海藻酸钠法将其固定在水凝胶珠中。磷酸化可以与胺类官能团通过静电作用改善阴离子的吸附性能，同时属于强阳离子的磷类官能团可以解决对ph值的依赖程度较大的问题。海藻酸钠是一种具有蛋壳结构的凝胶球，其表面分布多种官能团，能够与阳离子进行离子交换，具有易于过滤和分离而无二次污染的优点。
2、为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
3、本专利技术公开了一种固定化微生物基生物炭凝胶颗粒的制备方法，其特点在于：首先制备吸附锰离子的微生物基生物炭，然后利用磷酸溶液对吸附锰离子的微生物基生物炭进行磷酸化，最后利用氯化钙实现海藻酸钠的交联，并将磷酸化的微生物基生物炭包裹于海藻酸钙凝胶介质中，获得固定化微生物基生物炭凝胶颗粒。具体包括如下步骤：
4、步骤1、将从污水处理厂二沉池中获得的活性污泥在加入有5mm mncl2的pye液体培养基中，在30℃下以150rpm的转速培养2天，使活性污泥中的细菌菌体快速生长；将含有菌体的液体培养基在8000rpm下离心10min，以分离新生成的细菌细胞；将获得的细菌菌体清洗并干燥至恒重；在氮气气氛下，将干燥后的细菌菌体在800℃下煅烧2小时，自然冷却至室温后，研磨，获得吸附锰离子的微生物基生物炭；
5、步骤2、对吸附锰离子的微生物基生物炭进行磷酸化
6、将吸附锰离子的微生物基生物炭与75％的磷酸溶液按照质量体积比1g:1ml混合，置于管式炉中，n2氛围下，升温至450℃保温2h，所得产物用hcl溶液去除残留杂质，之后用去离子水清洗至ph为中性，所得材料烘干至恒重，获得磷酸化的微生物基生物炭；
7、步骤3、制备固定化微生物基生物炭凝胶颗粒
8、将海藻酸钠与水按照质量体积比1g:50ml混合，搅拌至充分混合均匀；将磷酸化的微生物基生物炭研磨后按照质量体积比1g:1ml加入到海藻酸钠水溶液中，搅拌至充分混合均匀，获得预固化体系；
9、配置质量浓度为4％的cacl2水溶液，取注射器缓慢均匀地将预固化体系逐滴注射进cacl2溶液中，所得凝胶颗粒冲洗、干燥后，获得固定化微生物基生物炭凝胶颗粒。
10、本专利技术所制得的固定化微生物基生物炭凝胶颗粒可用于催化降解水体或土壤中的有机污染物，并可以重复利用。
11、本专利技术的有益效果体现在：
12、1.本专利技术中，微生物基生物炭粉末材料被有效固定于凝胶介质中，可以有效的与水体分离和重复利用。
13、2.本专利技术所制备的固定化微生物基生物炭材料表面的大孔结构可以在保证催化剂不流失的前提下维持催化剂和污染物的高效接触。
14、3.本专利技术的固定化方法可以用于任何种类的生物炭及改性生物炭材料。
15、4.本专利技术的固定化微生物基生物炭凝胶颗粒在反应器中单独作用时对包含有机污染物的废水表现出优异的吸附性能，且在特定条件下，固定化微生物基生物炭凝胶颗粒能够持续吸附有机污染物，此吸附能力来源于固定化载体海藻酸钠和微生物基生物炭本身的大量吸附位点。
16、5.本专利技术的固定化微生物基生物炭凝胶颗粒具备催化活化过一硫酸盐降解废水中有机污染物的卓越性能。
17、6.本专利技术的固定化微生物基生物炭凝胶颗粒在实际水体和工业废水体系中的应用显示出高效的有机污染物去除能力。
18、7.本专利技术的固定化微生物基生物炭凝胶颗粒具备良好的循环使用性能。经过多次循环，采用本专利技术的固定化微生物基生物炭凝胶颗粒的反应器展现出稳定的降解能力，适合实际水循环处理。
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1.一种固定化微生物基生物炭凝胶颗粒的制备方法，其特征在于：首先制备吸附锰离子的微生物基生物炭，然后利用磷酸溶液对吸附锰离子的微生物基生物炭进行磷酸化，最后利用氯化钙实现海藻酸钠的交联，并将磷酸化的微生物基生物炭包裹于海藻酸钙凝胶介质中，获得固定化微生物基生物炭凝胶颗粒。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
3.一种权利要求1或2所述制备方法所制得的固定化微生物基生物炭凝胶颗粒。
4.一种权利要求3所述固定化微生物基生物炭凝胶颗粒在去除有机污染物中的应用。
【技术特征摘要】
1.一种固定化微生物基生物炭凝胶颗粒的制备方法，其特征在于：首先制备吸附锰离子的微生物基生物炭，然后利用磷酸溶液对吸附锰离子的微生物基生物炭进行磷酸化，最后利用氯化钙实现海藻酸钠的交联，并将磷酸化的微生物基生物炭包裹于海藻酸钙凝胶介质中，获得固定化微生物基生物炭...
【专利技术属性】
技术研发人员：张建亭，江国昰，张雪飞，杜宝，陈鹏鹏，曾少华，徐颖，
申请(专利权)人：中节能大地杭州环境修复有限公司，
类型：发明
国别省市：
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